Генератор переменного тока

 

Изобретение относится к электромашиностроению. В генератор переменного тока введены электромагнит с кольцевым магнитопроводом 15, якорем 10 и механическая тяга 9, соединяющая Г-образные наконечники 5 и 6 с якорем 10 электромагнита, обеспечивающие радиальное смещение Г-образных наконечников в зависимости от величины электрической нагрузки генератора. Устройство способствует повышению надежности, сохранению номинального значения КПД и повышению качества энергии при изменении нагрузки генератора и скорости его вращения за счет стабилизации напряжения. 1 ил.

Изобретение относится к электромашиностроению, в частности к тихоходным электрическим машинам.

Известен электротехнический генератор [1], ротор которого выполнен в виде стального кольца с расположенными на нем постоянными магнитами и статором, выполненным из отдельных шихтованных секций трапециевидного сечения, имеющих соединение между собой фланцы.

Известен также синхронный генератор с постоянными магнитами [2], содержащий ферромагнитный ротор и статор, включающий четное число симметрично расположенных по окружности шихтованных стержней, снабженных расположенными на их концах полюсными наконечниками, шихтованными перпендикулярно шихтовке стержней; якорными и экранными катушками, расположенными в его средней части, причем ротор содержит две идентично жестко закрепленные на валу и одинаково ориентированные относительно него полюсные системы, включающие магнитопровод из магнитотвердого материала, имеющий по меньшей мере одну пару полюсов с наконечниками, причем полюсные наконечники статора и ротора находятся друг против друга, а одинаково ориентированные полюса полюсных систем имеют разную полярность.

Известен также генератор с кольцевым якорем [3], содержащий два многополюсных индуктора, полюсы которых направлены из постоянных магнитов с полюсными наконечниками в виде Г-образных сегментов, обращенных внутренней торцевой и цилиндрической поверхностями к обмотке якоря, причем одноименные полюсы индукторов установлены оппозитно, а якорь расположен в зазоре между инжукторами и выполнен в виде кольцевого магнитопровода с обмоткой.

Известен также генератор [4], содержащий два многополюсных индуктора с полюсами из постоянных магнитов и Г-образными наконечниками, имеющими возможность радиального смещения, состоящими из двух частей, магнитной и немагнитной, закрепленными на упругом элементе, расположенном в полюсе, и опирающимися на цилиндрические поверхности элементов скольжения. Якорь, расположенный в зазоре между индукторами, состоит из кольцевого магнитопровода, вокруг которого намотана обмотка.

Недостатком генераторов [1, 2 и 3] является отсутствие стабилизации напряжения при изменении частоты вращения ротора. Этот недостаток частично устранен в генераторе [4], который является наиболее близким по конструкции к предлагаемому нами генератору и выбран нами за прототип.

Однако генератор [4], равно как и генераторы [1, 2 и 3], не обеспечивает стабилизацию генерируемого напряжения при изменении нагрузки генератора.

Задачей изобретения является повышение надежности генератора, сохранение номинального значения КПД и повышение количества энергии при изменении электрической нагрузки генератора и скорости его вращения за счет стабилизации генерируемого напряжения.

Задача решается тем, что в генератор переменного тока, содержащий два многополюсных индуктора, полюсы которых выполнены из постоянных магнитов с Г-образными наконечниками, закрепленными на упругом элементе, расположенном в полюсе и обеспечивающем радиальное смещение, якорь, расположенный в зазоре между многополюсными индукторами, состоящий из якорной обмотки и магнитопровода, выполненного в виде кольца, имеющего в своем сечении равнобедренную трапецию, большее основание которой обращено к наружной поверхности кольца, а меньшее - к внутренней, введен электромагнит с обмоткой, электрически соединенной последовательно с якорной обмоткой, и механическая тяга, соединяющая Г-образные наконечники с якорем электромагнита, обеспечивающие радиальное смещение Г-образных наконечников в зависимости от величины электрической нагрузки генератора.

Якорь электромагнита представляет собой кольцо, состоящее из отдельных сегментов, выполненных из ферромагнитного материала. Число секторов, как правило, равно числу Г-образных наконечников и механических тяг. Взаимная связь сегментов осуществляется одним из известных механизмов, синхронизирующим их перемещение в радиальном направлении и обеспечивающим тем самым уравновешенность вращающихся масс.

Изобретение поясняется чертежом, на котором изображен генератор переменного тока, содержащий индукторы 1 и 2 с полюсами 3 и 4 из постоянных магнитов и Г-образными наконечниками, состоящими из двух частей, магнитной 5 и немагнитной 6, закрепленными на упругом элементе 7, расположенном в полюсе 3, и опирающимися на цилиндрические поверхности элементов скольжения 8, Г-образные наконечники 5 и 6 связаны механической тягой 9 с якорем электромагнита 10, обмотка 11 которого электрически соединена последовательно с якорной обмоткой 12 и нагрузкой генератора. Якорь генератора, расположенный между многополюсными индукторами, состоит из кольцевого магнитопровода 13, вокруг которого намотана обмотка 12, присоединенная последовательно с обмоткой 11 электромагнита к выводным проводникам 14.

Стабилизация происходит следующим образом.

При подключении генератора к нагрузке по обмотке 12 якоря генератора, обмотке электромагнита 11 и выводным проводникам 14 протекает ток. При увеличении частоты вращения генератора наконечники 5 и 6 под действием центробежных сил смещаются в радиальном направлении от центра, увеличивая тем самым немагнитный зазор, что приведет к уменьшению магнитного потока, замыкающегося через наконечники 5 и 6, магнитопровод 13 и полюс 3, и уменьшению длины обмотки, взаимодействующей с магнитным потоком, и, как следствие индуцируемая в обмотке 12 якоря генератора ЭДС сохраняет свое номинальное значение. Если в этот момент нагрузка якоря увеличится, то увеличится ток через обмотку 11 электромагнита, магнитный поток, создаваемый этим током и замыкающийся через кольцевой магнитопровод 15 и якорь 10 тоже увеличится, и якорь 10 будет притягиваться к магнитопроводу 15, попеременно через магнитную тягу 9 воздействуя на Г-образный наконечник 6, заставляя его смещаться к центру, тем самым уменьшая немагнитный зазор, что приведет к увеличению магнитного потока, замыкающегося через Г-образные наконечники 5 и 6, кольцевой магнитопровод 13 и полюс 3, а также к увеличению длины обмотки, взаимодействующей с магнитным потоком, и индуцируемая в обмотке 12 ЭДС сохранит свое значение номинального режима. В целях уменьшения магнитных потоков рассеяния вал 16 сделан из слабомагнитного материала.

Таким образом, предлагаемое техническое решение позволяет обеспечить стабилизацию генерируемого напряжения при изменении электрической нагрузки генератора.

Формула изобретения

Генератор переменного тока, содержащий два многополюсных индуктора, полюса которых выполнены из постоянных магнитов с Г-образными наконечниками, закрепленными на упругом элементе, расположенном в полюсе, обеспечивающем радиальное смещение, якорь, расположенный в зазоре между многополюсными индукторами, состоящий из якорной обмотки и магнитопровода, выполненного в виде кольца, имеющего в своем сечении равнобедренную трапецию, большее основание которой обращено к наружной поверхности кольца, а меньшее - к внутренней, отличающийся тем, что в него введены электромагнит с обмоткой, электрически соединенной последовательно с якорной обмоткой, и механическая тяга, соединяющая Г-образные наконечники якорем электромагнита, обеспечивающие радиальное смещение Г-образных наконечников в зависимости от величины электрической нагрузки генератора.

РИСУНКИ

Рисунок 1